1、A/D 转换器 ICL7135 中文资料 (一)ICL7135 功能介绍ICI7135 是 4 位双积分 A/D 转换芯片,可以转换输出20000 个数字量,有 STB 选通控制的 BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135 具有精度高(相当于 14 位 A/D 转换),价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有:自校准(调零),正向积分(被测模拟电压积分),反向积分(基准电压积分)和过零检测四个阶段组成,其中自校准时间为 10001 个脉冲,正向积分时间为 10000 个脉冲,反向积分直至电压到零为止(最大不超过 20001 个脉冲).故设计者可以采用从正向积分开始计数脉
2、冲个数,到反向积分为零时停止计数.将计数的脉冲个数减 10000,即得到对应的模拟量.图 1 给出了 ICL7135 时序,由图可见,当 BUSY 变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY 变低,所以 BUSY 可以用于控制计数器的启动/停止.图 1 1CL7135 时序ICL7135 引脚图ICL7135 为 DIP28 封装,芯片引脚排列如图 2 所示图 2 1CL7135 芯片引脚ICL7135 引脚功能及含义如下:(1)与供电及电源相关的引脚(共 7 脚) .-V:ICL7135 负电源引入端,典型值-5V,极限值-9V;.+V:ICL7135 正电源引入端,典型值+5V,极限值+6
3、V;.DGND:数字地,ICL7135 正,负电源的低电平基准;.REF:参考电压输入,REF 的地为 AGND 引脚,典型值 1V,输出数字量=10000(VIN/VREF);.AC:模拟地,典型应用中,与 DGND(数字地)“一点接地“;.INHI:模拟输入正;.INLO:模拟输入负,当模拟信号输入为单端对地时,直接与 AC 相连.(2)与控制和状态相关的引脚 (共 12 脚) .CLKIN:时钟信号输入.当 T=80ms 时,fcp=125kHz,对 50Hz 工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为 3 次/s.极限值 fcp=1MHz 时,转换速度为 25 次/s.REFC+:外接参考
4、电容正,典型值 1F.REFC-:外接参考电容负.BUFFO:缓冲放大器输出端,典型外接积分电阻.INTO:积分器输出端,典型外接积分电容.AZIN:自校零端.LOW: 欠量程信号输出端,当输入信号小于量程范围的 10%时,该端输出高电平.HIGH:过量程信号输出端,当输入信号超过计数范围(20001)时,该端输出高电平.STOR:数据输出选通信号(负脉冲),宽度为时钟脉冲宽度的一半,每次 A/D 转换结束时,该端输出5 个负脉冲,分别选通由高到低的 BCD 码数据(5 位),该端用于将转换结果打到并行 I/O 接口.R/H:自动转换/停顿控制输入.当输入高电平时;每隔 40002 个时钟脉冲
5、自动启动下一次转换;当输入为低电平时,转换结束后需输入一个大于 300ns 的正脉冲,才能启动下一次转换.POL:极性信号输出,高电平表示极性为正.BUSY:忙信号输出,高电平有效.正向积分开始时自动变高,反向积分结束时自动变低.(3)与选通和数据输出相关的引脚(共 9 脚).B8B1:BCD 码输出.B8 为高位,对应 BCD 码;.D5:万位选通;.D4D1:千,百,十,个位选通.ICL7135 主要参数：V+ +6V 温度范围 0 to 70电源电压V- -9V 热电阻 PDIP 封装 qJA(/W) 55模拟输入电压 V+ to V- 最大结温 150参考输入电压 V+ to V- 最
6、高储存温度范围 -65 to 150时钟输入电压 GND to V+ ICL7135 典型应用电路图ICL7135 外接阻容的典型应用如图 3 所示.由于单片机资源的宝贵,如果采用 MCl4433 的接口方法,将占用 8 条以上端口线,下面重点介绍一种利用 BUSY 信号特点的“转换“方式,大大地减少了对单片机资源的占用.图 3 ICL7135 典型应用ICL7135 与 MCS-51 的连接可参照 MCLl4433 与处理器连接方法,依次读出万位到个位的 BCD 码.本节采用另外一种方法,重点推荐采用计数法进行 A/D“转换“的方法.ICL7135 与 MCS-51 连接如图 4 所示.图
7、4 1CL7135 与 MCS51 连接(1)硬件连接.设 MCS-51 的外接晶振 fosc=6MHz,则 ALE 输出约为 1MHz,将 ALE 信号输入 CD4040 的 CLK 引脚.CD4040 是由 12 个 T 型触发器组成的串行二进制计数器/分频器,有 12 个分频输出端,Q1Q12,最大分频系数为 212=4096,由于 CD4040 的所有输入,输出端都设有缓冲器,所以有较好的噪声容限.CD4040 的 Q2 输出是对 ALE 进行了 22=4 分频,故输入 ICL7135 的时钟为 1MHz/4=250kHz,可得TCP=1/250ms=0.004mS,由于一次转换最多需
8、(10001+10000+20001)=40002 个脉冲,故转换一次需0.00440002160ms,因此 ICL7135 的转换速度为 6.25 次/s.选择这一频率,以牺牲 ICL7135 抗工频干扰为代价,使 MCS-51 的 16 位计数器能一次计数 A/D“转换“的 CP 脉冲数.在满电压输入时,BUSY 宽度为正向积分 10000 个 CP 脉冲,反向积分 20001 个 CP 脉冲(总计 30001 个 CP 脉冲).在fosc=6MHz 情况下,8031 内部定时频率为 6MHz/12=500kHz,比 ICL7135 时钟频率 250kHz 大了 1 倍.在满刻度电压输入时
9、,定时器计数值应为 30 0012=60002,不超过 MCS-51 的 16 位计数的最大可计数值(216),故在 BUSY 高电平期间,计数器计数值除以 2,再减去 10000(2710H),余数就是被测电压的数值.(2)程序设计.假定将转换的结果(二进制)存放在 R3,R2 寄存器中,其中 R3 存放高位.程序清单如下:JB P3.2,$ ;等待 BUSY 变低(A/D 转换结束)MOV TL0,#0MOV THO,#0 ;16 位计数器初值清 0MOV TMOD,#01H ;TO 定时,方式 1(16 位定时)JNB P3.2,$ ;等待 BUSY 变高(A/D 转换开始)SETB T
10、R0 ;启动定时JB P3.2,$ ;等待 A/D 结束CLR TR0 ;停定时CLR CMOV A,THORRC A ;高位除以 2MOV R3,A ;存高位MOV A,TL0RRC A ;低位除以 2MOV R2,A ;存低位CLR CSUBB A,#10H ;低位减 10HMOV R2,AMOV A,R3SUBB A,#27H ;高位减 27HMOV R3,ARET提示:现在市场上许多常见的 4 位半数字万用表就是采用类似上述转换芯片图 5 UART 接口电路图 6 UART 接口电路图 7 典型应用示意图图 8 驱动液晶显示器电路图图 9 41/2位数的 A/D 复用共阳极 LED 显
11、示屏电路图 10 ICL7135 的 8255，80C48 接口电路图 11 LM311 时钟源ICL7135 的 MC6800，MCS650X 接口电路A/D 转换器 ICL7135 中文资料 (一)ICL7135 功能介绍ICI7135 是 4 位双积分 A/D 转换芯片,可以转换输出20000 个数字量,有 STB 选通控制的 BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135 具有精度高(相当于 14 位 A/D 转换),价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有:自校准(调零),正向积分(被测模拟电压积分),反向积分(基准电压积分)和过零检测四个阶段组成,其中自校准时间为
12、 10001 个脉冲,正向积分时间为 10000 个脉冲,反向积分直至电压到零为止(最大不超过 20001 个脉冲).故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数,到反向积分为零时停止计数.将计数的脉冲个数减 10000,即得到对应的模拟量.图 1 给出了 ICL7135 时序,由图可见,当 BUSY 变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY 变低,所以 BUSY 可以用于控制计数器的启动/停止.图 1 1CL7135 时序ICL7135 引脚图ICL7135 为 DIP28 封装,芯片引脚排列如图 2 所示图 2 1CL7135 芯片引脚ICL7135 引脚功能及含义如下:(1)与供电及电源
13、相关的引脚(共 7 脚) .-V:ICL7135 负电源引入端,典型值-5V,极限值-9V;.+V:ICL7135 正电源引入端,典型值+5V,极限值+6V;.DGND:数字地,ICL7135 正,负电源的低电平基准;.REF:参考电压输入,REF 的地为 AGND 引脚,典型值 1V,输出数字量=10000(VIN/VREF);.AC:模拟地,典型应用中,与 DGND(数字地)“一点接地“;.INHI:模拟输入正;.INLO:模拟输入负,当模拟信号输入为单端对地时,直接与 AC 相连.(2)与控制和状态相关的引脚 (共 12 脚) .CLKIN:时钟信号输入.当 T=80ms 时,fcp=1
14、25kHz,对 50Hz 工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为 3 次/s.极限值 fcp=1MHz 时,转换速度为 25 次/s.REFC+:外接参考电容正,典型值 1F.REFC-:外接参考电容负.BUFFO:缓冲放大器输出端,典型外接积分电阻.INTO:积分器输出端,典型外接积分电容.AZIN:自校零端.LOW: 欠量程信号输出端,当输入信号小于量程范围的 10%时,该端输出高电平.HIGH:过量程信号输出端,当输入信号超过计数范围(20001)时,该端输出高电平.STOR:数据输出选通信号(负脉冲),宽度为时钟脉冲宽度的一半,每次 A/D 转换结束时,该端输出5 个负脉冲,分别选通由
15、高到低的 BCD 码数据(5 位),该端用于将转换结果打到并行 I/O 接口.R/H:自动转换/停顿控制输入.当输入高电平时;每隔 40002 个时钟脉冲自动启动下一次转换;当输入为低电平时,转换结束后需输入一个大于 300ns 的正脉冲,才能启动下一次转换.POL:极性信号输出,高电平表示极性为正.BUSY:忙信号输出,高电平有效.正向积分开始时自动变高,反向积分结束时自动变低.(3)与选通和数据输出相关的引脚(共 9 脚).B8B1:BCD 码输出.B8 为高位,对应 BCD 码;.D5:万位选通;.D4D1:千,百,十,个位选通.ICL7135 主要参数：V+ +6V 温度范围 0 to
16、 70电源电压V- -9V 热电阻 PDIP 封装 qJA(/W) 55模拟输入电压 V+ to V- 最大结温 150参考输入电压 V+ to V- 最高储存温度范围 -65 to 150时钟输入电压 GND to V+ ICL7135 典型应用电路图ICL7135 外接阻容的典型应用如图 3 所示.由于单片机资源的宝贵,如果采用 MCl4433 的接口方法,将占用 8 条以上端口线,下面重点介绍一种利用 BUSY 信号特点的“转换“方式,大大地减少了对单片机资源的占用.图 3 ICL7135 典型应用ICL7135 与 MCS-51 的连接可参照 MCLl4433 与处理器连接方法,依次读
17、出万位到个位的 BCD 码.本节采用另外一种方法,重点推荐采用计数法进行 A/D“转换“的方法.ICL7135 与 MCS-51 连接如图 4 所示.图 4 1CL7135 与 MCS51 连接(1)硬件连接.设 MCS-51 的外接晶振 fosc=6MHz,则 ALE 输出约为 1MHz,将 ALE 信号输入 CD4040 的 CLK 引脚.CD4040 是由 12 个 T 型触发器组成的串行二进制计数器/分频器,有 12 个分频输出端,Q1Q12,最大分频系数为 212=4096,由于 CD4040 的所有输入,输出端都设有缓冲器,所以有较好的噪声容限.CD4040 的 Q2 输出是对 A
18、LE 进行了 22=4 分频,故输入 ICL7135 的时钟为 1MHz/4=250kHz,可得TCP=1/250ms=0.004mS,由于一次转换最多需(10001+10000+20001)=40002 个脉冲,故转换一次需0.00440002160ms,因此 ICL7135 的转换速度为 6.25 次/s.选择这一频率,以牺牲 ICL7135 抗工频干扰为代价,使 MCS-51 的 16 位计数器能一次计数 A/D“转换“的 CP 脉冲数.在满电压输入时,BUSY 宽度为正向积分 10000 个 CP 脉冲,反向积分 20001 个 CP 脉冲(总计 30001 个 CP 脉冲).在fos
19、c=6MHz 情况下,8031 内部定时频率为 6MHz/12=500kHz,比 ICL7135 时钟频率 250kHz 大了 1 倍.在满刻度电压输入时,定时器计数值应为 30 0012=60002,不超过 MCS-51 的 16 位计数的最大可计数值(216),故在 BUSY 高电平期间,计数器计数值除以 2,再减去 10000(2710H),余数就是被测电压的数值.(2)程序设计.假定将转换的结果(二进制)存放在 R3,R2 寄存器中,其中 R3 存放高位.程序清单如下:JB P3.2,$ ;等待 BUSY 变低(A/D 转换结束)MOV TL0,#0MOV THO,#0 ;16 位计数
20、器初值清 0MOV TMOD,#01H ;TO 定时,方式 1(16 位定时)JNB P3.2,$ ;等待 BUSY 变高(A/D 转换开始)SETB TR0 ;启动定时JB P3.2,$ ;等待 A/D 结束CLR TR0 ;停定时CLR CMOV A,THORRC A ;高位除以 2MOV R3,A ;存高位MOV A,TL0RRC A ;低位除以 2MOV R2,A ;存低位CLR CSUBB A,#10H ;低位减 10HMOV R2,AMOV A,R3SUBB A,#27H ;高位减 27HMOV R3,ARET提示:现在市场上许多常见的 4 位半数字万用表就是采用类似上述转换芯片图 5 UART 接口电路图 6 UART 接口电路图 7 典型应用示意图图 8 驱动液晶显示器电路图图 9 41/2位数的 A/D 复用共阳极 LED 显示屏电路图 10 ICL7135 的 8255，80C48 接口电路图 11 LM311 时钟源ICL7135 的 MC6800，MCS650X 接口电路
